JP4049171B2 - 鏡胴ユニット並びに撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、鏡胴ユニット並びに撮像装置に関する。

一般に、鏡胴ユニットや撮像装置は、ズーミングやフォーカシングのためのレンズの移動や、対物レンズを保護するレンズバリアの開閉などのために、複数の構成要素を駆動する必要がある。各構成要素は、それぞれ、動作タイミングや動作量が異なる。

従来、１つの回転部材に複数のカムを設けることで、複数の構成要素をそれぞれ所定のタイミングで所定の移動量だけ駆動する駆動機構が公知である。しかしながら、カムを用いた機構は、移動量を大きくするためには、大型のカムを用いる必要があるという問題があった。

例えば、特許文献１には、レンズを駆動するカム溝を有するカム環に、レンズバリアを開閉する溝を設けた駆動機構を有する鏡胴ユニットが開示されている。しかし、特許文献１の機構は、光軸方向の投影面積が大きくなるので、鏡胴ユニットの小型化に適さず、特に、光軸を約９０°折り曲げる屈曲光学系を薄くすることに資するものではなかった。
特開２００５−１２８３３５号公報

従来、小型の鏡胴ユニットには、レンズなどを駆動するために、ねじ送り機構や圧電アクチュエータのように、駆動軸に沿って駆動部材を直線的に移動させる直進型の駆動機構が多く採用されている。

しかしながら、直進型の駆動機構は、１つの直線移動しか生み出すことができず、複数の構成要素を異なるタイミングで駆動できないという問題があった。

前記問題点に鑑みて、本発明は、直進型の駆動機構によって複数の構成要素を駆動する鏡胴ユニットおよび撮像装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明による鏡胴ユニットは、駆動軸に沿って直線移動可能な駆動部材を位置決めするアクチュエータと、移動可能に支持され、レンズと連動した第１移動部材と、移動可能に支持された第２移動部材と、前記第１移動部材を前記駆動部材に当接させる方向に付勢して、前記第１移動部材を前記駆動部材の直線移動に追従させる第１付勢部材と、前記第１移動部材と当接することにより、前記第１移動部材の前記第１付勢部材による付勢方向の移動を制限し、前記第１移動部材を前記駆動部材から離隔させる第１規制部材と、前記第２移動部材を前記駆動部材に当接させる方向に付勢して、前記第２移動部材を前記駆動部材の直線移動に追従させる第２付勢部材と、前記第２移動部材と当接することにより、前記第２移動部材の前記第２付勢部材による付勢方向の移動を制限し、前記第２移動部材を前記駆動部材から離隔させる第２規制部材とを有し、前記第１付勢部材の付勢方向と前記第２付勢部材の付勢方向とが前記駆動部材に対して逆向きであるものとする。

この構成によれば、１つのアクチュエータにより駆動部材を位置決めし、第１付勢部材によって第１移動部材を駆動部材の直線移動に追従させ、駆動部材が所定の範囲にある間は、第１規制部材によって第１移動部材を駆動部材の移動から切り離して静止させる。また、第２付勢部材によって第２移動部材を駆動部材の直線移動に追従させ、第２規制部材によって第２移動部材を駆動部材の移動から切り離す。つまり、第１移動部材が駆動部材に追従しているときに第２移動部材を駆動部材の移動から切り離して静止させることができ、第１移動部材と第２移動部材との駆動タイミングを自由に設定できる。これにより、共通の直進型の駆動機構（アクチュエータ）で、第１移動部材と第２移動部材とを異なるタイミングで駆動することができるので、鏡胴ユニットを小型にすることができる。

また、本発明の鏡胴ユニットにおいて、前記第１規制部材および前記第２規制部材は、前記第１移動部材と前記第２移動部材とが同時に前記駆動部材に当接しないように、それぞれ前記第１移動部材および前記第２移動部材を規制してもよい。これによって、第２移動部材によって撮影状態と非撮影状態を切り替える場合に、非撮影時にレンズが無駄な移動をしないので鏡胴ユニットを小型にできる。

また、本発明の鏡胴ユニットが、前記第１移動部材を前記駆動軸と平行に案内する第１摺動軸を有すれば、レンズの移動がスムーズになる。

また、本発明の鏡胴ユニットにおいて、前記駆動軸は、外周にねじが設けられた回転可能な駆動ねじであり、前記駆動部材は、前記駆動ねじに螺合する内ねじを有し、前記アクチュエータは、前記駆動ねじを回転させるモータを含んでもよい。これによって、ねじ送り機構からなるアクチュエータで第１移動部材と第２移動部材とを異なるタイミングで駆動することができる。

また、本発明の鏡胴ユニットにおいて、前記アクチュエータは、伸縮することで前記駆動軸を軸方向に進退させる電気機械変換素子を含み、前記駆動部材は、前記駆動軸が緩慢に進退するときは前記駆動軸と共に移動し、前記駆動軸が急峻に進退するときは前記駆動軸に対して滑り移動するように、前記駆動軸に摩擦係合するものであってもよい。これによって、圧電アクチュエータを構成して第１移動部材と第２移動部材とを異なるタイミングで駆動することができる。

また、本発明の鏡胴ユニットは、前記駆動部材、前記第１移動部材および前記第２移動部材の少なくともいずれかの位置を検出する位置検出手段を有してもよい。これによって、第１移動部材および第２移動部材を正確に位置決めできる。

また、本発明の鏡胴ユニットには、光軸をほぼ９０°折り曲げる光学部材を有してもよい。これによって、小型で薄い屈曲光学系の鏡胴ユニットを提供できる。

また、本発明の鏡胴ユニットを有する撮像装置は、小型化が可能である。

また、本発明の撮像装置において、撮影時には、前記第１移動部材が前記駆動部材に当接し、非撮影時には、前記第１移動部材が前記駆動部材から離隔してもよい。これによって、非撮影時にレンズが無駄な移動をするためのスペースを占有せず、撮像装置が大きくならない。

また、本発明の撮像装置において、前記第２移動部材は、レンズバリアを移動させてもよい。これによって、レンズバリアを駆動するために専用の駆動源を設ける必要がない。

本発明によれば、付勢部材によって駆動部材に対して移動部材を押し当てることで移動部材を駆動部材の直線移動に追従させ、規制部材によって移動部材の移動を規制することで移動部材を駆動部材の直線移動から切り離して静止させることにより、１つの駆動部材で複数の移動部材を異なるタイミングで駆動できる。これによって、１つのアクチュエータにより複数の移動部材を駆動できるので、鏡胴ユニットの小型化およびコストの低減が達成される。

これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に、本発明の第１実施形態のデジタルカメラ（撮像装置）１を示す。デジタルカメラ１は、本体２の前面に、フラッシュ３、ファインダ４、レンズ開口５が設けられており、本体２の内部に、レンズ開口５から被写体を望むように鏡胴ユニット６が設けられている。

図２は、デジタルカメラ１の鏡胴ユニット６部分での縦方向の断面である。鏡胴ユニット６は、被写体から入射する光の光軸ｘを９０°折り曲げる屈曲光学系を構成しており、光軸ｘ方向に被写体側（上側）の第１鏡胴７と、結像面側（下側）の第２鏡胴８とを一体に固定してなる。

第１鏡胴７は、レンズ開口５から被写体に対峙する対物レンズ９と、対物レンズ９から入射した光を９０°折り曲げるプリズム１０および固定レンズ１１を含む第１レンズ群１２と、光軸ｘに沿って上下に移動可能な変倍レンズである第２レンズ群１３とが設けられ、さらに、レンズ開口５を封止して対物レンズ９の前面を覆うレンズバリア１４が設けられている。

第２鏡胴８の上端にはシャッタユニット１５が配置され、第２鏡胴８の内部には、シャッタユニット１５を通過した光が入射する第３レンズ群１６と、第２鏡胴８の内部で光軸ｘ方向に移動可能な第４レンズ群１７と、さらに下側に第５レンズ群１８と、第５レンズ群１８を通過した光の高周波成分を遮断するローパスフィルタ１９と、ローパスフィルタ１９を通過した光が結像する結像面を有する撮像素子２０とが設けられている。撮像素子２０は、結像面に結像した画像を電気信号に変換するＣＣＤであり、撮像素子２０に配線する配線基板であるフレキシブル基板２１と、撮像素子２０の熱を奪い、周囲の空気中に放散させる放熱部材２２とが接着され、押さえ部材２３によって第２鏡胴８の下端に固定されている。

図３に、鏡胴ユニット６の外観を示す。鏡胴ユニット６は、支持枠２４に対してモータ２５，２６で姿勢変更可能に取り付けられている。レンズバリア１４は、枢支軸２７で枢支されており、回動して対物レンズ９の前面を覆うことができる。

図４に、第１鏡胴７を取り外した状態の鏡胴ユニット６を示す。鏡胴ユニット６は、枠体２８に、第２レンズ群１３を保持する玉枠２９と、レンズバリア１４を揺動させる伝達部材３０と、玉枠２９および伝達部材３０を駆動するアクチュエータ３１が設けられている。玉枠２９は、枠体２８に支持される垂直な第１摺動軸３２に摺動可能に支持された第１移動部材３３と一体であり、第１付勢部材３４により上向きに付勢されている。伝達部材３０は、枠体２８に支持される第２摺動軸３５に摺動可能に支持された第２移動部材３６と一体であり、第２付勢部材３７により下向きに付勢されている。

図５に、１移動部材３３および第２移動部材の駆動機構を枠体２８を取り外して裏側から見た様子を示す。アクチュエータ３１は、駆動モータ３８と、駆動モータ３８の出力軸である送りねじ（駆動軸）３９と、突出部４０ａを有し、送りねじ３９に螺合する内ねじが設けられた駆動部材４０とからなる。送りねじ３９は、第１移動部材３３を案内する第１摺動軸３２と、第２移動部材３６を案内する第２摺動軸３５と平行である。第１移動部材３３には、送りねじ３９を囲むように駆動部材４０の下側に突出するＵ字型の第１当接片３３ａと、駆動部材４０の突出部４０ａを挟み込んで駆動部材４０が送りねじ３９を中心に回転しないように案内するガイド部３３ｂとが設けられている。第２移動部材３６には、送りねじ３９を囲むように駆動部材４０の上側に突出するＵ字型の第２当接片３６ａが設けられている。

図６に示すように、枠体２８と一体に固定される第１鏡胴７は、第１摺動軸３２を保持する。第１鏡胴７の一部は、第１移動部材３３のガイド部３３ｂの上端に当接し、第１移動部材３３の第１付勢部材３４による付勢方向の移動を規制する第１規制部材７ａを構成する。

また、図７に示すように、枠体２８の一部は、第２移動部材３６の下端に設けた当接部３６ｂに当接し、第２移動部材３６の第２付勢部材３７による付勢方向の移動を規制する第２規制部材２８ａを構成する。

以上の構成からなる鏡胴ユニット６の動作について、その構造を簡略化して示した図８から１３を参照しながら説明する。尚、図８から１３には、レンズバリア１４に設けられ、伝達部材３０がレンズバリア１４を回動させるために当接する伝達ピン１４ａと、第１移動部材３３の位置を検出するセンサである位置検出手段４１も図示されている。

第１付勢部材３４は、第１当接片３３ａが駆動部材４０に当接するように第１移動部材３３を付勢し、第２付勢部材３７は、第２当接片３６ａが駆動部材４０に、第１当接片３３ａとは逆方向から当接するように第２移動部材３６を付勢している。

図８は、非撮影時の鏡胴ユニット６の様子である。駆動部材４０は、第２付勢部材３７の付勢力に抗して第２移動部材３６を押し上げており、伝達部材３０が枢支軸２７に対する伝達ピン１４ａの角度を定めることでレンズバリア１４が対物レンズ９を覆うように位置決めされている。このとき、第１移動部材３３は、第１規制部材７ａによって移動が規制され、駆動部材４０から離隔している。第１移動部材３３が第１規制部材７ａと当接している状態で第２レンズ群１３は被写体画像を撮像素子２０に最も小さく結像させるワイド端に位置している。

撮像装置１を撮像モードに切り替えると、図９に示すように、モータ３８が送りねじ３９を回転させ、駆動部材４０を下降させる。第２付勢部材３７は、第２移動部材３６を駆動部材４０に押圧して駆動部材４０の移動に追従させる。これにより、伝達ピン１４ａも伝達部材３０と共に移動して、レンズバリア１４を回動させ、対物レンズ９の前面を開放する。

図１０に示すように、駆動部材４０のさらなる下降によりレンズバリア１４を回動させた第２移動部材３６は、当接部３６ｂが第２規制部材２８ａに当接する。すると、第２移動部材３６は、それ以上、駆動部材４０の下降に追従することができずにその場に留まり、第２当接片３６ａが駆動部材４０から離隔する。

図１１に示すように、さらに、駆動部材４０が下降すると、駆動部材４０は、第１移動部材３３の第１当接片３３ａに当接する。

図１２に示すように、さらに、駆動部材４０は、第１移動部材３３を第１付勢部材３４の付勢力に抗して押し下げながら下降することができる。これによって、玉枠２９に固定した第２レンズ群１３が下降し、第２レンズ群１３の下降に伴って撮像素子２０における被写体画像の結像が大きくなる（ズーミング）。

図１３に示すように、駆動モータ３８は、位置検出手段４１によって第１移動部材が所定のテレ端まで下降したことが検出されるまで駆動部材４０を下降させることができる。

撮影時、駆動部材４０は、図１１から図１３の位置の間で移動する。この間、第１移動部材３３は、第１付勢部材３４の付勢力によって駆動部材４０に押し当てられ、駆動部材４０の上下の移動に追従する。

駆動部材４０の位置は、位置検出手段４１で第１移動部材３３の位置を検出してからの駆動モータ３８の回転数を積算して算出できる。よって、位置検出手段４１は、ワイド端からテレ端のいずれの位置において第１移動部材３３を検出してもよく、撮影開始時に、位置検出手段４１が第１移動部材３３を検出するまで駆動部材４０を移動して原点合わせを行ってもよい。また、位置検出手段４１は、駆動部材４０または第２移動部材３６の位置を検出してもよい。

撮影モードを終了した場合、駆動部材４０を図８に示した位置に上昇させることで、第２レンズ群１３はワイド端に戻り、レンズバリア１４は回動して対物レンズ９を覆う。

以上のように、本実施形態のアクチュエータ３１は、駆動モータ３８、送りねじ３９および駆動部材４０からなる直進型の駆動機構（ねじ送り機構）であり、レンズバリア１４と第２レンズ群１３との２つの構成要素を駆動する。しかし、レンズバリア１４と第２レンズ群１３とが同時に駆動されることはなく、それぞれ、必要最低限度の移動スペースのみを占有する。よって、鏡胴ユニット６は大型化しない。

続いて、本発明の第２実施形態の鏡胴ユニット６’の構成を図１４から１７に示すが、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
鏡胴ユニット６’は、駆動機構として公知の構成からなる圧電アクチュエータ４２を備える。圧電アクチュエータ４２は、枠体２８に固定した錘４３と、錘４３に一端を固定した圧電素子（電気機械変換素子）４４と、圧電素子４４の他端に固定した駆動軸４５と、駆動軸４５摩擦係合した駆動部材４６とからなっている。駆動部材４６は、駆動軸４５と平行な案内軸４７に沿って摺動可能であり、突出して設けられた係合部４６ａが板ばね４８とともに駆動軸４５を挟み込むことで駆動軸４５に摩擦係合している。駆動部材４６は、駆動軸４５が急峻に進退すると駆動軸４５に対して滑りを生じその場に留まるが、駆動軸４５が緩慢に進退すると駆動軸４５に摩擦係合して駆動軸４５と共に移動する。つまり、この実施形態の駆動機構は、圧電素子４４を非対称な速度で伸縮させることにより駆動軸４５を非対称な速度で進退させ、駆動部材４６を滑り移動させて任意の方向に移動させられる。

鏡胴ユニット６’において、レンズバリア１４は、駆動部材４６の駆動片４６ｂに伝達ピン１４ａが当接することで、レンズバリア１４自身が駆動部材４６によって直接駆動される第２移動部材である。そして、レンズバリア１４は、回動ばね（第２付勢部材）４９によって対物レンズ９を開放する方向に付勢され、回動ばね４９の付勢方向の回動が第２鏡胴８に設けたバリア規制部材（第２規制部材）５０によって規制される。

また、鏡胴ユニット６’において、位置検出手段４１は、駆動部材４６に取り付けた磁石５１と、枠体２８に固定されたホール素子による磁界検出手段５２とによって構成され、磁界検出手段５２が検出した磁束から駆動部材４６の位置を算出する公知のセンサである。

本実施形態の鏡胴ユニット６’は、図１４に示すように、非撮影時は、レンズバリア１４が対物レンズ９を覆っている。図１５に示すように、圧電アクチュエータ４２が、圧電素子４４の伸縮によって駆動部材４６を下降すると、レンズバリア１４は、付勢ばね４７によって伝達ピン１４ａが駆動片４４ｂに押し当てられ、駆動部材４６の直線移動に追従して回動し、対物レンズ９を開放する。図１６に示すように、駆動部材４６が第１移動部材３３に当接するまで駆動部材４６を下降すると、レンズバリア１４がバリア規制部材５０に当接する。図１７に示すように、さらに駆動部材４６が下降すると、レンズバリア１４は、バリア規制部材５０に規制されて駆動部材４６から離隔するが、第１移動部材３３は、駆動部材４６と共に下降して第２レンズ群１３をテレ端方向に移動させる。

上記実施形態において、第２移動部材は、レンズバリア１４を開閉するが、例えば、フラッシュユニットを本体２から突出させるなど、他の構成要素を駆動してもよい。

本発明の第１実施形態のデジタルカメラの正面図。 図１のデジタルカメラの光軸での断面図。 図１の鏡胴ユニットの斜視図。 図３の鏡胴ユニットの部分斜視図。 図４の駆動装置の部分斜視図。 図３の第１鏡胴の斜視図。 図４の枠体の斜視図。 図１の鏡胴ユニットの非撮影時の構成図。 図１の鏡胴ユニットのレンズバリア開放途中の構成図。 図１の鏡胴ユニットのレンズバリア開放完了後の構成図。 図１の鏡胴ユニットのワイド端における構成図。 図１の鏡胴ユニットの第２レンズ群中間位置における構成図。 図１の鏡胴ユニットのテレ端における構成図。 本発明の第２実施形態の鏡胴ユニットの非撮影時の構成図。 図１４の鏡胴ユニットのレンズバリア開放途中の構成図。 図１４の鏡胴ユニットのワイド端における構成図。 図１４の鏡胴ユニットのテレ端における構成図。

符号の説明

１ デジタルカメラ（撮像装置）
６ 鏡胴ユニット
６’ 鏡胴ユニット
７ 第１鏡胴
７ａ 第１規制部材
８ 第２鏡胴
９ 対物レンズ
１３ 第２レンズ群
１４ レンズバリア
２８ａ 第２規制部材
３１ アクチュエータ
３２ 第１摺動軸
３３ 第１移動部材
３３ａ 第１当接片
３４ 第１付勢部材
３５ 第２摺動軸
３６ 第２移動部材
３６ａ 第２当接片
３７ 第２付勢部材
３９ 送りねじ（駆動軸）
４０ 駆動部材
４１ 位置検出手段
４２ 圧電アクチュエータ
４４ 圧電素子（電気機械変換素子）
４５ 駆動軸
４６ 駆動部材
４９ 付勢ばね（第２付勢部材）
５０ バリア規制部材（第２規制部材）

Claims (10)

1. 駆動軸に沿って直線移動可能な駆動部材を位置決めするアクチュエータと、
   移動可能に支持され、レンズと連動した第１移動部材と、
   移動可能に支持された第２移動部材と、
   前記第１移動部材を前記駆動部材に当接させる方向に付勢して、前記第１移動部材を前記駆動部材の直線移動に追従させる第１付勢部材と、
   前記第１移動部材と当接することにより、前記第１移動部材の前記第１付勢部材による付勢方向の移動を制限し、前記第１移動部材を前記駆動部材から離隔させる第１規制部材と、
   前記第２移動部材を前記駆動部材に当接させる方向に付勢して、前記第２移動部材を前記駆動部材の直線移動に追従させる第２付勢部材と、
   前記第２移動部材と当接することにより、前記第２移動部材の前記第２付勢部材による付勢方向の移動を制限し、前記第２移動部材を前記駆動部材から離隔させる第２規制部材とを有し、
   前記第１付勢部材の付勢方向と前記第２付勢部材の付勢方向とが前記駆動部材に対して逆向きであることを特徴とする鏡胴ユニット。
2. 前記第１規制部材および前記第２規制部材は、前記第１移動部材と前記第２移動部材とが同時に前記駆動部材に当接しないように、それぞれ前記第１移動部材および前記第２移動部材を規制することを特徴とする請求項１に記載の鏡胴ユニット。
3. 前記第１移動部材を前記駆動軸と平行に案内する第１摺動軸を有することを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。
4. 前記駆動軸は、外周にねじが設けられた回転可能な駆動ねじであり、
   前記駆動部材は、前記駆動ねじに螺合する内ねじを有し、
   前記アクチュエータは、前記駆動ねじを回転させるモータを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の鏡胴ユニット。
5. 前記アクチュエータは、伸縮することで前記駆動軸を軸方向に進退させる電気機械変換素子を含み、
   前記駆動部材は、前記駆動軸が緩慢に進退するときは前記駆動軸と共に移動し、前記駆動軸が急峻に進退するときは前記駆動軸に対して滑り移動するように、前記駆動軸に摩擦係合することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の鏡胴ユニット。
6. 前記駆動部材、前記第１移動部材および前記第２移動部材の少なくともいずれかの位置を検出する位置検出手段を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の鏡胴ユニット。
7. 光軸をほぼ９０°折り曲げる光学部材を有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の駆動装置を有することを特徴とする鏡胴ユニット。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の鏡胴ユニットを有することを特徴とする撮像装置。
9. 撮影時には、前記第１移動部材が前記駆動部材に当接し、
   非撮影時には、前記第１移動部材が前記駆動部材から離隔することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
10. 前記第２移動部材は、レンズバリアを移動させることを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。

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